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Um passo à frente

Por Stephen Barlas

A NFPA antecipa algumas das propostas feitas pelo NIST após a investigação do World Trade Center, alterando códigos de edificações e de proteção contra incêndio.

NIST slideshow
Disposição típica de um escritório na Torre Norte do World Trade Center, montado pelo NIST para ensaio de incêndio. As aberturas na parede representam as colunas externas do edifício (o espaço entre cada ‘coluna’ é o mesmo que havia entre as colunas da torre). As hastes contêm termopares para medição da temperatura. Foto: NIST.

A NFPA antecipa algumas das propostas feitas pelo NIST após a investigação do World Trade Center, alterando códigos de edificações e de proteção contra incêndio.

Quando Shyam Sunder chegou no  World Safety Conference and Exposition (WSCE) da NFPA em Las Vegas, em junho, trazia algumas idéias sobre as modificações que precisariam ser feitas aos códigos e normas de edificações e de incêndio por causa do desastre do World Trade Center.

Vice-diretor do Laboratório de Pesquisas de Edificações e Incêndio do Instituto Nacional de Normas e Tecnologia (NIST), Sunder foi responsável pela investigação, que durou dois anos, sobre as causas do desabamento de três arranha-céus, WTC 1, 2 e 7, em 11 de setembro de 2001. A investigação custou US$16 milhões e envolveu 236 pessoas, incluindo funcionários do NIST, empreiteiros e consultores, como Rita Fahy, gerente de Sistemas e Banco de Dados de Incêndios da NFPA, que contribuíram com trabalhos relacionados ao comportamento dos ocupantes dos edifícios  (PDF, 308 KB) .

A investigação gerou conclusões que foram apresentadas em 5 de abril, quando o NIST abriu para comentários públicos 15 relatórios de três projetos de investigação: Análise de códigos e práticas de edificação e incêndio; Comportamento, saída de ocupantes e comunicação de emergência; e Tecnologias e diretrizes de corpos de bombeiros. De acordo com seu release para a imprensa, o NIST irá liberar a minuta da investigação final e “recomendações para a melhoria dos códigos, normas e práticas de edificação e proteção contra incêndio, que resultaram destes e de outros cinco projetos da investigação”. Isso irá ocorrer após Sunder e Bill Grosshandler, diretor da Divisão de Pesquisas de Incêndio do NIST e investigador líder associado na investigação do WTC, apresentarem seu trabalho na WSCE. A comunidade de edificações e normas terá 45 dias para fazer seus comentários, e Sunder espera publicar as recomendações finais do NIST em setembro.

Entre os 15 relatórios há o Sumário Executivo de Projeto, Construção e Manutenção de Sistemas Estruturais e de Proteção da Vida, que inclui 26 conclusões sobre várias áreas, e não somente relacionadas a edifícios altos.

Complexidade dos dados
A investigação foi o estudo técnico mais complexo já realizado após um sinistro em um edifício, e o relatório de 10.000 páginas é provavelmente único nos anais das investigações federais americanas, devido à sua complexidade técnica, profundidade e número de especialistas envolvidos. O grau de profundidade dos dados deu a Sunder confiança para fazer suas recomendações, que para ele já estão definidas, como fez questão de afirmar em seu escritório em Gaithersburg, Maryland.

Ao se referir à conferência da NFPA, à reunião em julho com o Comitê Consultivo de Segurança em Edifícios Altos da NFPA, e a apresentações técnicas com outros grupos antes e depois da publicação das recomendações em junho, Sunder diz que “essas não são idéias inconseqüentes, mas queremos analisar seriamente todos os comentários que virão em resposta a nossas recomendações”. 

“Nossa análise foi imparcial, objetiva, e temos uma base sólida para as recomendações”, afirma. “Realizamos reuniões abertas ao público e recebemos várias opiniões de grupos de interesse antes de publicar os sumários executivos em abril”. A NFPA testemunhou numa dessas audiências públicas, em fevereiro de 2004.

"Refletimos muito sobre que precisa ser feito,” diz ele. Por exemplo, Sunder pedirá que os códigos de edificações reconheçam uma nova categoria de estruturas denominada “edifícios de maior risco”, que, segundo ele, deve ser aplicada a edifícios com mais de 20 andares. Entretanto, não há intenção de definir completamente a categoria, ou listar os tipos de ameaças—como ataques com aviões—contra os quais os edifícios devem ser protegidos.

“Fica a cargo das organizações normatizadoras decidir a melhor maneira de organizar nossas recomendações”, afirma. “Não quero me intrometer”.

Além de criar uma nova categoria de edifícios de alto risco que precisam de proteção adicional, Sunder vai forçar mudanças nas normas de incêndio para edifícios que não são de alto risco. O Sumário Executivo de Projeto, Construção e Manutenção de Sistemas Estruturais e de Proteção da Vida dá uma antevisão de como serão as recomendações finais. Por exemplo, a Conclusão 13 nota que “’’é necessário que os códigos exijam a realização de ensaios de resistência ao fogo se não houver dados adequados de outros componentes da edificação que qualifiquem o elemento não testado”. A Conclusão 15 declara que “é necessário uma base técnica para estabelecer se as exigências de classificação de construção e resistência ao fogo nos códigos de edificações modernos são consistentes em relação à base de risco utilizada em projeto, e às conseqüências desse risco”. E a Conclusão 18 diz que “são necessários procedimentos detalhados para selecionar cenários de incêndio apropriados para uso em projetos baseado em desempenho de sistemas de sprinklers, compartimentação e proteção passiva de estruturas. O incêndio padrão utilizado em ensaios prescritivos de resistência ao fogo não é adequado para uso em projetos baseados em desempenho”.

A NFPA, que levará em conta as conclusões de Sunder após sua publicação, já antecipou algumas delas. Por exemplo, a resistência ao fogo de quatro horas para edifícios com mais de 130 m de altura foi incluída na primeira edição do NFPA 5000, Código de Edificações e Segurança, em 2002. E os associados da NFPA votarão neste verão as alterações propostas para o NFPA 101, Código de Proteção da Vida, e para o NFPA 5000 que aumentarão a largura das escadas em alguns edifícios, com base no uso cumulativo das escadas, em vez da maior população por andar. A NFPA já começou uma análise detalhada da minuta do relatório. 

“Nosso posicionamento será abrangente e reagirá aos acontecimentos”, diz Gary Keith, vice-presidente de Códigos e Normas de Edificações/Operações Regionais da NFPA, “o mesmo tipo de resposta que tivemos depois do incêndio da casa noturna The Station, que recebeu muitos elogios do NIST”.

Dados os recursos disponíveis na NFPA, a Associação pode se mover rapidamente para por em efeito alterações consideradas críticas durante o ciclo normal de desenvolvimento de códigos, processando-as como propostas provisórias, que permitem que a NFPA altere um código ou norma antes que entre em revisão.

O Simulador de Dinâmica do Fogo foi Essencial
De acordo com Sunder, a investigação do WTC não poderia ter sido realizada sem o auxílio do Simulador de Dinâmica do Fogo (FDS - Fire Dynamics Simulator), o software do NIST colocado à disposição do público em 2000.

“O FDS foi crucial para que pudéssemos preparar o modelo de como o combustível dos aviões iniciou os incêndios nos dois edifícios”, explica Sunder.

O FDS, que já está em sua quarta versão desde 2000, está disponível a todos, mas poucos laboratórios públicos e privados poderiam utilizá-lo para simular a propagação do fogo minuto a minuto por mais de uma hora e meia em cada um dos oito andares do Edifício 1. A tarefa de desenvolver os dados de entrada para o FDS nos incêndios dos Edifícios 1 e 2 recaiu sobre Kevin McGrattan, um matemático da Divisão de Pesquisa de Incêndios.

“O que diferenciou o uso do FDS na investigação do WTC foi a dimensão do projeto”, diz McGrattan. “Tivemos que desenvolver um modelo e rodá-lo em computadores em paralelo. Demoramos uma semana, usando 16 computadores, para fazer a simulação da Torre 1”.

O FDS é muito usado também fora do NIST, principalmente por firmas de engenharia interessadas nas opções baseadas em desempenho apresentadas em documentos como o NFPA 101 e o NFPA 5000. No começo, o FDS era usado principalmente por grandes firmas para projetos sofisticados, como museus, estádios e edifícios comerciais com átrios. Mas empresas menores agora estão usando o software em projetos “comuns”.

“Nunca achei que o FDS se tornasse tão popular”, diz McGrattan. “Eu achava que seria muito difícil de entender e muito caro de ser usado”.

Pensando nas capacidades do FDS, Dale Bentz e Chris White, químicos da Divisão de Pesquisa de Materiais e Construção do NIST, marcaram uma reunião no NIST, em 14 de julho, com os principais fabricantes de revestimentos de proteção contra incêndio para aço estrutural. Eles esperam que os fabricantes formem um consórcio com o NIST, desenvolvendo novos ensaios para medir a condutividade térmica e adesão de materiais de isolamento contra fogo. De acordo com a Conclusão 20 do relatório do NIST, a fundamentação técnica de muitos dos métodos de ensaio existentes para a determinação de propriedades de materiais resistentes ao fogo aplicados por spray (MRFAS) é “insuficiente para estabelecer os critérios de utilização”. O isolamento foi arrancado da estrutura de aço quando os aviões bateram nos Edifícios 1 e 2, uma das principais razões que permitiu que o fogo enfraquecesse o aço ao ponto de causar o desabamento.

O NIST espera que o consórcio, se criado, desenvolva ensaios que permitam aos fabricantes obter uma rápida indicação sobre a possibilidade de um material em desenvolvimento ser aprovado pela  NFPA 251, Standard Methods of Tests of Fire Endurance of Building Construction and Materials (ASTM E119), encurtando o ciclo de desenvolvimento do produto.

O segundo objetivo do consórcio seria desenvolver métodos de teste para determinar a resistência à explosão de isolantes contra fogo. Os dados sobre os materiais de isolamento contra fogo que o NIST espera desenvolver poderiam não somente levar à revisão ou criação de novas normas de proteção contra incêndio, mas também poderiam ser usadas no FDS.

“Isso permitiria que engenheiros de proteção contra incêndio e projetistas entendessem as vulnerabilidades do edifício”, explica White.

Uso de elevadores
Da mesma forma que a tragédia do WTC despertou a discussão sobre o uso e eficácia de materiais resistentes ao fogo, também ressaltou o problema de evacuação e combate a incêndio em arranha-céus sem o uso de elevadores. Como salientado pela Conclusão 26, “salvo raras exceções, os códigos de edificações dos Estados Unidos não permitem o uso de elevadores protegidos contra incêndio para acesso de emergência de bombeiros ou como método secundário…para abandono de emergência dos ocupantes do edifício. O uso de elevadores pelos bombeiros diminuiria também o problema de contrafluxo nas escadas”.

Dick Bukowski, engenheiro sênior da Divisão de Pesquisas de Incêndio do NIST, e membro do Conselho de Normas da NFPA, está trabalhando com fabricantes de elevadores e alarmes e com grupos de normatização para desenvolver ensaios e normas para elevadores “protegidos” ou “blindados” que poderiam ser usados para o abandono de emergência em edifícios altos.
Bukowski ajudou a montar um workshop sobre o tema, uma parceria entre o NIST e a ASME, em Atlanta, em março de 2004. Com base nos trabalhos apresentados, ele desenvolveu um projeto de norma para elevadores protegidos que cobre a proteção de torres, poços e outros elementos. Os critérios para sistemas de evacuação com elevadores de emergência estão prontos para ser introduzidos nos códigos e normas da NFPA. Após o término do trabalho pelo Comitê A17 da ASME, sobre equipamentos para uso em elevadores protegidos, a NFPA espera que as mudanças façam parte dos códigos muito em breve.

O envolvimento de Bukowski’s tipifica o papel especial do Laboratório de Edificações e Incêndio e de sua equipe. Segundo Grosshandler, “Talvez sejamos os únicos no mundo que fazem esse trabalho. O papel do governo é muito importante”.

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A National Fire Protection Association (NFPA) é a fonte dos códigos e normas que regem a indústria de proteção contra incêndios e segurança da vida.

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